一種迴轉窯託輪的鑄造工藝方法

2023-07-25 12:26:21

專利名稱：一種迴轉窯託輪的鑄造工藝方法
技術領域：
本發明涉及大型鑄件鑄造技術領域，一種迴轉窯託輪的鑄造工藝方法。
背景技術：
目前，國內迴轉窯託輪的鑄造採用一般的鑄造工藝，迴轉窯託輪是支撐迴轉窯運行的重要部件，由於鑄造中澆注的鋼水冷熱不均勻，報廢率極高，澆鑄出的迴轉窯託輪強度和塑性達不到使用要求。

發明內容
為了克服現有技術上的不足，本發明目的是提供一種迴轉窯託輪鑄造工藝方法，通過改進迴轉窯託輪的設計參數和鑄造工藝，使迴轉窯託輪提高其承重量，減少廢品率，能保證迴轉窯生產上的安全運行。
為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案所述的迴轉窯託輪鑄造工藝方法，根據迴轉窯託輪結構，具有輪轂、輪幅和外緣，輪轂的中心有軸孔，託輪的輪幅上有均勻分布的若干個減重孔；a.、根據迴轉窯託輪結構形狀製作砂型；採用整圈冷模掛砂工藝，由軸槓刮板在地坑裡製作而成，其型砂採用石英砂；冷模上部砂箱的留砂高度20～30mm，在砂箱中部留有冒口位置，在砂箱上留有氣孔與減重孔芯子上的出氣孔通道相通，在外輪緣上端的砂箱上也設有5～6個出氣孔；本體試棒4隻，放在外輪緣下端面，輪緣的下端置有內澆口；每個減重孔和軸心孔內的芯子做有氣道，每個減重孔的砂芯上端置有出氣孔與砂箱上的出氣孔通道相通，芯子的下端有芯頭；根據託輪斷面厚度、高度、以及凹槽深度和圓角大小來在型腔中部設置一冒口；在砂型的外側設有外澆口，內澆口採用底返澆口；b、根據輪轂軸孔、輪幅減重孔製作芯子其軸芯孔的芯子為1#芯；通過作圖確定軸芯孔1#芯子小高度h4，軸心孔1#芯向下在芯坑中拉牢並做出氣孔通道，與3#芯子中設的出氣孔相通；託輪的輪幅上的減重孔中部為圓柱形孔，其芯子為2#芯；減重孔的上、下兩端呈圓球形凹槽狀，其芯子為3#芯；3#芯上部分別設5～6個出氣孔，1#芯、3#芯、2#芯、3#芯和砂箱上出氣孔的氣道依此連通，要求芯子氣道暢通，芯砂採用鉻礦砂包70砂；c、鋼水澆口製作外澆口在鋼水重量小於10噸時用一個直澆口，大於或等於10噸時要用兩個直澆口，內澆口採用底返澆口，一般為二道或四道；冒口做補澆裝置，其側緣置有補澆口。
d、砂型冒口的製作其冒口採用集中於託輪中心上部，1)、冒口採用由裡向外補縮通道L，由上向下補縮通道C，冒口直徑介於輪轂外徑與減重孔內側尺寸之間，選取通用保溫冒口尺寸D；2.)確定由裡向外補縮通道L分別計算上、下凹槽底面間距離h3和相鄰兩減重孔之間的通道寬度B，以尺寸小者為補縮通道L；3.)保證冒口由上向下補縮通道C≥L，最大不超過20mm；4.)上部凹槽冒口下鑄死，中心孔上部鑄死；5.)根據工藝出品率確定冒口澆注高度H，其H≥1.3D。
所述的迴轉窯託輪鑄造工藝方法，其迴轉窯託輪澆鑄時，在鋼水重量小於10t時用一個直澆口，大於或等於10t時要用兩個直澆口；澆鑄時，在兩個澆口同時連續澆鑄，內澆口採用底返澆口，一般為2道或4道；在鋼水返上冒口400mm後改從補澆裝置澆完。
所述的迴轉窯託輪鑄造工藝方法，其熱處理工藝分為正火和回火兩大部分，其正火工藝按託輪熱處理工藝設計規範的正火工藝圖進行；其回火工藝按託輪熱處理工藝設計規範的回火工藝圖進行，注意在裝爐前，鑄件及冒口根部高度100毫米範圍內砂子要清理乾淨。
a、正火工藝流程對託輪加熱溫度控制在200-300℃，保溫時間四小時；然後升溫到680℃，升溫速度以每小時不大於50℃進行；在680±10℃範圍內，保溫時間五小時；然後升溫到890℃，其升溫速度以每小時不大於60℃進行；在890±10℃處範圍內，進行均溫和保溫處理，其時間t＝兩凹槽間距h3÷25×1.5小時。
b、回火工藝流程對託輪進行回火處理，其加熱溫度至300-350℃時保溫二個小時；然後升溫到600℃，升溫速度以不大於每小時50℃進行加熱；在600±20℃範圍內，先均溫不小於四小時，再保溫，時間t＝兩凹槽間距h3÷25小時；然後，在爐內自然空氣冷卻至300℃以下出爐，冷卻速度不大於每小時50℃進行降溫；然後，按上述方法進行第二次回火處理；經過二次回火處理後，可以減少焊補及清除鐵包砂的熱應力，並便於加工；該熱處理工藝根據採用鑄造材質的實際化學成分確定。
由於採用上述發明方案，本發明具有如下優越性該迴轉窯託輪鑄造工藝方法，由於採用整體冷模掛砂工藝，外形由軸槓刮板刮出，由底向上的澆鑄、二次補澆的工藝和熱處理工藝；通過新設計的迴轉窯託輪參數和鑄造工藝，其鑄造中澆注的鋼水滿足由下而上順序凝固要求，成品率極高，鑄造出的迴轉窯託輪強度和塑性達到使用標準，使迴轉窯託輪提高其承重量，減少廢品率，能保證迴轉窯生產上的安全運行。


圖1是迴轉窯託輪砂型鑄造工藝主視剖面示意圖；圖2是迴轉窯託輪砂型鑄造工藝俯視示意圖；圖3是迴轉窯託輪熱處理正火工藝圖；圖4是迴轉窯託輪熱處理回火工藝圖；圖中所示1-輪轂；2-減重孔；3-輪幅；4-輪緣；5-軸芯孔；6-冒口；7-內澆口；8-補澆口；9-出氣孔。
具體實施例方式如圖1、2中所示該迴轉窯託輪鑄造工藝方法，首先根據迴轉窯託輪的結構形狀設計製作託輪刮板模具，其迴轉窯託輪的輪幅(3)上有均勻分布的若干個減重孔(2)，減重孔中部為圓柱形孔，其芯子為2#芯；減重孔的上、下兩端呈圓球形凹槽狀，其芯子為3#芯；其迴轉窯託輪中輪轂(1)的軸芯孔(5)上部鑄死，下部為盲孔；盲孔上部呈圓球形凹狀，盲孔下部呈圓柱形，其軸芯孔的芯子為1#芯；輪轂的上端罩有冒口(6)，冒口的側緣置有補澆口(8)；輪緣的上端置有出氣孔(9)，輪緣(4)的下端置有內澆口(7)；每個減重孔和軸芯孔內置有的芯子做有氣道，每個減重孔的砂芯上端置有出氣孔(9)，其兩相鄰減重孔邊沿的距離為通道寬度B，通道寬度B與上、下兩端的圓球形凹槽狀底面間距離h3中較少的一個數為由裡向外的補縮通道L，補縮通道L與冒口直徑距離的比為一比二；盲孔的小高度h4由作圖確定；其託輪外圓採用整體冷模掛砂工藝，其工藝參數是收縮率選用2.2％；外圓加工量15mm，其餘按標準放量；工藝出品率為70～75％；其材質為ZG42CrMo或ZG340-640、ZG35CrMo；其具體技術方案為外型製作，芯子製作，澆口系統，冒口系統，澆鑄方法，熱處理工藝。其託輪刮板模具的外型製作和芯子製作；外型製作採用整圈冷模掛砂工藝，由軸槓刮板在地坑裡製作而成，冷模上部砂箱的留砂高度20～30mm。其砂箱的輪緣及3#芯上部分別設有5～6個出氣孔，要求芯子氣道暢通，其砂箱的輪轂(1)上有冒口，本體試棒4隻，放在外輪緣的下端，製作尺寸70×100×200mm，型砂採用石英砂；芯子製作通過作圖確定1#芯小高度h4，軸芯孔1#芯向下在芯坑中拉牢並做出氣孔通道，3#芯子中設出氣孔，要求芯子氣道暢通，芯砂採用鉻礦砂包70砂。
其澆口系統外澆在鋼水重量小於10噸時用一個直澆口，大於或等於10噸時要用兩個直澆口，內澆口採用底返口，一般為二道或四道；冒口做補澆裝置，其一側設有補澆澆口。
其冒口系統1.)冒口採用由裡向外補縮通道L，由上向下補縮通道C，冒口直徑介於輪轂外徑與減重孔內側尺寸之間，選取通用保溫冒口尺寸D；2.)確定由裡向外補縮通道L分別計算上、下凹槽底面間距離h3和相鄰兩減重孔之間的通道寬度B，以尺寸小者為補縮通道L；3.)保證冒口由上向下補縮通道C≥L；4.)軸心孔上部鑄死，5.)根據工藝出品率確定冒口澆注高度H，其H≥1.3D。
其澆鑄方法該迴轉窯託輪澆鑄時，在鋼水重量小於10t時用一個直澆口，大於或等於10t時要用兩個直澆口；澆鑄時，在兩個澆口同時連續澆鑄，內澆口採用底返澆口，一般為2道或4道；在鋼水返上冒口400mm後改從補澆裝置澆完。
該迴轉窯託輪採用鑄造工藝方法，其熱處理工藝熱處理工藝分為正火和回火兩大部分，其正火工藝按託輪熱處理工藝設計規範圖3正火工藝流程進行；其回火工藝按託輪熱處理工藝設計規範圖4回火工藝流程進行；注意在裝爐前鑄件及冒口根部高度100毫米範圍內砂子要清理乾淨。
圖3為正火工藝流程對託輪加熱溫度控制在200-300℃，保溫時間四小時；然後升溫到680℃，升溫速度以每小時不大於50℃進行；在680±10℃範圍內，保溫時間五小時；然後升溫到890℃，其升溫速度以每小時不大於60℃進行；在890±10℃處範圍內，進行均溫和保溫處理，其時間t＝兩凹槽間距h3÷25×1.5小時。
圖4回火工藝流程對託輪進行回火處理，其加熱溫度至300-350℃時保溫二個小時；然後升溫到600℃，升溫速度以不大於每小時50℃進行加熱；在600±20℃範圍內，先均溫不小於四小時，再保溫，時間t＝兩凹槽間距h3÷25小時；然後，在爐內自然空氣冷卻至300℃以下出爐，冷卻速度不大於每小時50℃進行降溫；然後，按上述方法進行第二次回火處理；經過二次回火處理後，可以減少焊補及清除鐵包砂的熱應力，並便於加工；該熱處理工藝根據採用鑄造材質的實際化學成分確定。
權利要求
1.一種迴轉窯託輪鑄造工藝方法，根據迴轉窯託輪結構具有輪轂(1)、輪幅(3)和輪緣(4)，輪轂的中心有軸芯孔(5)，託輪的輪幅上有均勻分布的若干個減重孔(2)；其特徵在於所述的迴轉窯託輪鑄造工藝方法，其工藝步聚如下a.、首先根據迴轉窯託輪結構形狀製作砂型；採用整圈冷模掛砂工藝，由軸槓刮板在地坑裡製作而成，其型砂採用石英砂；冷模上部砂箱的留砂高度20～30mm，在砂箱中部留有冒口(6)位置，在砂箱上留有氣孔與減重孔(2)芯子上的出氣孔(9)通道相通，在外輪緣上端的砂箱上也設有5～6個出氣孔；本體試棒4隻，放在外輪緣下端面，輪緣(4)的下端置有內澆口(7)；每個減重孔和軸芯孔(5)內的芯子做有氣道，每個減重孔的砂芯上端置有出氣孔與砂箱上的出氣孔通道相通，芯子的下端有芯頭；根據託輪斷面厚度、高度、以及凹槽深度和圓角大小來在型腔中部設置一冒口；在砂型的外側設有外澆口，內澆口採用底返澆口；b、根據輪轂軸孔、輪幅減重孔製作芯子其軸芯孔(5)的芯子為1#芯；通過作圖確定軸芯孔1#芯子小高度h4，軸芯孔1#芯向下在芯坑中拉牢並做出氣孔通道，與3#芯子中設的出氣孔相通；託輪的輪幅上的減重孔(2)中部為圓柱形孔，其芯子為2#芯；減重孔的上、下兩端呈圓球形凹槽狀，其芯子為3#芯；3#芯上部分別設5～6個出氣孔，1#芯、3#芯、2#芯、3#芯和砂箱上出氣孔的氣道依此連通，要求芯子氣道暢通，芯砂採用鉻礦砂包70砂；c、製作鋼水澆口外澆口在鋼水重量小於10噸時用一個直澆口，大於或等於10噸時要用兩個直澆口，內澆口(7)採用底返澆口，一般為二道或四道；冒口做補澆裝置，其側緣置有補澆口(8)；d、製作砂型冒口其冒口(6)採用集中於託輪中心上部，1)、冒口採用由裡向外補縮通道L，由上向下補縮通道C，冒口直徑介於輪轂(1)外徑與減重孔(2)內側尺寸之間，選取通用保溫冒口尺寸D；2.)確定由裡向外補縮通道L分別計算上、下凹槽底面間距離h3和相鄰兩減重孔之間的通道寬度B，以尺寸小者為補縮通道L；3.)保證冒口(6)由上向下補縮通道C≥L，最大不超過20mm；4)上部凹槽冒口下鑄死，中心孔上部鑄死；5)根據工藝出品率確定冒口澆注高度H，其H≥1.3D。
2.根據權利要求1所述的迴轉窯託輪鑄造工藝方法，其特徵在於根據已製作的迴轉窯託輪砂型澆鑄鋼水，澆鑄鋼水時，在鋼水重量小於10t時用一個直澆口，大於或等於10t時要用兩個直澆口；澆鑄時，在兩個澆口同時連續澆鑄，內澆口(7)採用底返澆口，一般為2道或4道；在鋼水返上冒口400mm後改從補澆裝置澆完。
3.根據權利要求1所述的迴轉窯託輪鑄造工藝方法，其特徵在於迴轉窯託輪澆鑄成型後的熱處理工藝，其分為正火和回火兩大部分，其正火工藝按託輪熱處理工藝設計規範的正火工藝圖進行；其回火工藝按託輪熱處理工藝設計規範的回火工藝圖進行，注意在裝爐前，鑄件及冒口根部高度100毫米範圍內砂子要清理乾淨；a、正火工藝流程對託輪加熱溫度控制在200-300℃，保溫時間四小時；然後升溫到680℃，升溫速度以每小時不大於50℃進行；在680±10℃範圍內，保溫時間五小時；然後升溫到890℃，其升溫速度以每小時不大於60℃進行；在890±10℃處範圍內，進行均溫和保溫處理，其時間t＝兩凹槽間距h3÷25×1.5小時；b、回火工藝流程對託輪進行回火處理，其加熱溫度至300-350℃時保溫二個小時；然後升溫到600℃，升溫速度以不大於每小時50℃進行加熱；在600±20℃範圍內，先均溫不小於四小時，再保溫，時間t＝兩凹槽間距h3÷25小時；然後，在爐內自然空氣冷卻至300℃以下出爐，冷卻速度不大於每小時50℃進行降溫；然後，按上述方法進行第二次回火處理；經過二次回火處理後，可以減少焊補及清除鐵包砂的熱應力，並便於加工；該熱處理工藝根據採用鑄造材質的實際化學成分確定。
全文摘要
一種迴轉窯託輪鑄造工藝方法，其託輪的輪幅(3)上有均勻分布的若干個減重孔(2)，其迴轉窯託輪中輪轂(1)的軸芯孔(5)上部鑄死，下部為盲孔；輪轂的上端罩有冒口(6)，冒口的側緣置有補澆口(8)；輪緣(4)的上端置有出氣孔(9)，輪緣的下端置有立式的內澆口(7)；每個減重孔的砂芯上端置有出氣孔(9)，迴轉窯託輪鑄造工藝方法，採用整體冷模掛砂工藝，其採用的工藝參數是收縮率選用2.2％；外圓加工量15mm，其餘按標準放量；工藝出品率為70～75％；其技術方案鑄造出的迴轉窯託輪強度和塑性達到使用標準，成品率極高，能保證迴轉窯託輪在生產上的安全運行。
文檔編號C21D11/00GK1757462SQ20051001807
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月30日 優先權日2005年9月30日
發明者趙永讓, 嶽宗格, 張連振 申請人:中信重型機械公司